某銅冶煉爐渣碎磨工藝設(shè)計方案比較

楊 斌，魏欣欣

(中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031)

某銅冶煉爐渣碎磨工藝設(shè)計方案比較

楊 斌，魏欣欣

(中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031)

針對某銅冶煉爐渣性質(zhì)，對該爐渣選廠進(jìn)行了詳細(xì)的碎磨工藝設(shè)計方案比較，包括半自磨工藝和常規(guī)碎磨工藝。對比結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種方案費(fèi)用現(xiàn)值非常接近，但基于半自磨工藝的多種優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合已有渣選廠的生產(chǎn)實踐，最終確定本渣選廠的碎磨工藝設(shè)計采用半自磨工藝流程。

銅冶煉爐渣；碎磨工藝；半自磨工藝；常規(guī)碎磨工藝；方案比較

銅渣是銅高溫火法冶煉過程中的產(chǎn)物，轉(zhuǎn)爐渣是冰銅經(jīng)轉(zhuǎn)爐吹煉而產(chǎn)生的渣分，其性質(zhì)由入爐銅精礦性質(zhì)、冶煉操作條件和爐渣冷卻速度而定，其主要成分是冶煉造渣時生成的鐵硅酸鹽礦物和磁鐵礦，其次是殘留的一些硫化銅礦物、金屬銅及少量的氧化銅等，性質(zhì)極其復(fù)雜。特別是銅火法冶煉工藝改革以后，使銅的硫化物減少、氧化物增加，導(dǎo)致銅渣的性質(zhì)更為復(fù)雜，再加上受到轉(zhuǎn)爐渣冷卻等因素的影響，造成銅渣難選[1]。

我國銅冶煉爐渣數(shù)量大，截止2013年底，各種銅冶煉爐渣產(chǎn)量1.2×104kt/a，含銅品位在0.5%~3%之間，銅金屬量在150 kt左右；含鐵品位38%~45%之間，鐵金屬量4 800 kt左右[2]，長期堆存，不僅占用大量耕地，還會嚴(yán)重污染環(huán)境。隨著冶煉技術(shù)的發(fā)展，高效率熔煉爐的應(yīng)用，爐渣含金屬量還有上升趨勢。為了利用這些寶貴的銅鐵資源，開發(fā)利用銅爐渣資源具有重要意義和十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益，許多冶煉廠相繼配套建設(shè)了銅爐渣選礦廠，獲得了良好的技術(shù)指標(biāo)[3]。下文擬從某銅冶煉爐渣碎磨工藝設(shè)計方案比選入手，分析探討不同碎磨工藝對流程通暢性、生產(chǎn)穩(wěn)定性、渣選廠經(jīng)濟(jì)效益等不同程度的影響。

1 爐渣性質(zhì)及供料方式

1.1 爐渣性質(zhì)

本項目為新建一處理規(guī)模為2 400 t/d的渣選廠。爐渣多元素分析結(jié)果見表1及表2。

表1 熔煉渣主要元素化學(xué)分析結(jié)果 %

表2 硅鐵渣主要元素化學(xué)分析結(jié)果 %

1.2 供料方式

熔煉爐排出的爐渣通過渣溜槽至渣包，由渣包車運(yùn)至渣緩冷場進(jìn)行緩冷。經(jīng)60 h冷卻后的爐渣通過渣包車傾倒至渣堆場，自然摔落后的渣約有80%的物料塊度＜1 000 mm，大塊物料主要為渣包殼，對渣場未摔碎的大塊物料利用移動式液壓錘碎機(jī)將其碎至500 mm以下，再用前裝機(jī)將常溫狀態(tài)下的爐渣就近送入附近的給料斗。

2 碎磨工藝設(shè)計方案的比較

本爐渣未進(jìn)行磨礦功指數(shù)測定，也未進(jìn)行半自磨試驗。根據(jù)現(xiàn)有渣選廠生產(chǎn)資料，同時借鑒同類型渣選廠的生產(chǎn)實踐，參照國內(nèi)外技術(shù)成果和發(fā)展趨勢，來擬定碎磨工藝可能采用的方案。國內(nèi)外大型渣選廠碎磨工藝選擇，一般主要圍繞“粗碎+（半）自磨+球磨”工藝與常規(guī)碎磨工藝，即“三段（也有二段或四段）一閉路破碎+球磨工藝”進(jìn)行比較[4-5]。從本爐渣特性及工藝條件來看，可供比較的碎磨工藝也是這兩種，具體如下。

方案Ⅰ：粗碎—半自磨—球磨流程（以下簡稱半自磨工藝）。半自磨技術(shù)是目前國內(nèi)外冶煉爐渣選礦廠碎磨作業(yè)中廣泛采用技術(shù)，該技術(shù)于20世紀(jì)60年代逐漸成長起來，20世紀(jì)70年代發(fā)展迅速，并走向成熟。尤其是半自磨設(shè)備實現(xiàn)大型化后，為降低基建投資和生產(chǎn)費(fèi)用、提高勞動生產(chǎn)率創(chuàng)造了條件，使得半自磨工藝在大型礦山選礦廠得以普遍采用。半自磨工藝的優(yōu)點(diǎn)主要有：流程簡單，生產(chǎn)環(huán)節(jié)少；設(shè)備數(shù)量少；廠房占地面積??；操作人員少；對含泥含水多的礦石有較強(qiáng)的適應(yīng)性，不會出現(xiàn)常規(guī)碎磨工藝流程不暢通的問題；對環(huán)境友好，污染小；對大多數(shù)礦石具有選擇性碎磨特點(diǎn)，有利于有用礦物與脈石的解離，從而改善選別性能。其缺點(diǎn)主要有：對給礦粒度組成變化和礦石硬度變化比較敏感，處理量波動大；生產(chǎn)調(diào)試時間較長；單位礦石耗電量一般偏高[6-7]。

方案Ⅱ：常規(guī)碎磨工藝，即三段一閉路破碎-兩段閉路球磨流程（以下簡稱老三段碎磨工藝）。常規(guī)碎磨工藝是半自磨工藝出現(xiàn)之前，礦山普遍采用的生產(chǎn)工藝。該工藝優(yōu)點(diǎn)是：技術(shù)成熟，容易達(dá)產(chǎn)，生產(chǎn)系統(tǒng)相對穩(wěn)定；電耗較低；設(shè)備作業(yè)率高。但該工藝對于含泥含水多的礦石容易出現(xiàn)設(shè)備及礦倉、篩網(wǎng)及漏斗堵塞，導(dǎo)致流程不暢通，因而需要增加洗礦系統(tǒng)。其他較為明顯的缺點(diǎn)還包括：流程復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，廠房占地面積大；粉塵污染嚴(yán)重（處理復(fù)雜）；設(shè)備維修保養(yǎng)工作量大，操作人員多；總的生產(chǎn)成本較高；且由于該工藝的細(xì)碎設(shè)備和干式閉路篩分設(shè)備臺數(shù)太多，操作管理、設(shè)備維護(hù)及除塵的難度大；并且有破碎和篩分廠房以及往返的皮帶廊、除塵設(shè)施等，建構(gòu)筑物多，造成土建費(fèi)用高。

方案比較的統(tǒng)一工藝參數(shù)為：1）設(shè)計規(guī)模為2 400 t/d；2）考慮設(shè)計波動系數(shù)為1.2；3）最終磨礦細(xì)度-200目占90%；4）年工作日314 d，每天3班，每班8 h（粗碎每班6 h）。兩種工藝方案主要設(shè)備比較見表3。兩種工藝方案的可比費(fèi)用比較見表4。

表3 兩種工藝方案主要設(shè)備比較

表4 兩種工藝方案的可比費(fèi)用比較

由表4可見，兩種方案費(fèi)用現(xiàn)值非常接近。半自磨工藝比常規(guī)老三段碎磨工藝少了中細(xì)碎和篩分的環(huán)節(jié)，故工藝流程較短，生產(chǎn)設(shè)備故障少，設(shè)備維修率低，建筑費(fèi)用低，占地面積小，建設(shè)周期短，生產(chǎn)管理簡單，產(chǎn)生的粉塵少，對環(huán)境友好。由于銅冶煉爐渣物料的特殊性，渣緩冷后金屬銅在渣料中的嵌布粒度粗細(xì)很不均勻，有大量的粗顆粒金屬銅在半自磨工藝中更不易過磨，從而更有利于銅的回收。此外，銅冶煉爐渣物料含鐵較高,物料較為堅硬，塊度均勻，而半自磨正好能充分利用這些特點(diǎn)，減少鋼球和襯板的消耗。采用半自磨+球磨工藝來控制磨礦的細(xì)度，既能解決常規(guī)破碎因銅冶煉渣性質(zhì)的變化（硬度大、密度大、夾渣銅塊）導(dǎo)致中細(xì)碎設(shè)備生產(chǎn)能力不穩(wěn)定、運(yùn)轉(zhuǎn)率低的重大難題，又能實現(xiàn)銅爐渣的高效選擇性碎磨。

目前，國外銅冶煉廠的爐渣處理已廣泛采用半自磨技術(shù)，如芬蘭奧托昆普公司的哈利亞瓦爾塔冶煉廠、加拿大諾蘭達(dá)公司的霍恩冶煉廠、羅馬尼亞巴亞馬雷化學(xué)冶金公司、墨西哥卡納內(nèi)阿冶煉廠和土耳其薩姆松城的米勒冶煉廠。半自磨技術(shù)在這些冶煉廠的爐渣處理中均獲得了成功的應(yīng)用。另外，國內(nèi)的江銅貴冶、山東祥光銅業(yè)以及白銀有色、甘肅金川有色、銅陵有色和廣西金川有色等銅冶煉爐渣選礦廠也采用了半自磨+球磨工藝，投產(chǎn)后均取得良好效果。大量生產(chǎn)實踐表明這種工藝適合銅冶煉爐渣碎磨，且比常規(guī)碎磨工藝有明顯優(yōu)勢。

綜上所述，本次碎磨工藝設(shè)計采用粗碎+半自磨+球磨工藝流程。

3 結(jié)論

經(jīng)過上述詳細(xì)的碎磨工藝方案比較，雖然半自磨工藝與常規(guī)老三段工藝費(fèi)用現(xiàn)值非常接近，但無論是從流程結(jié)構(gòu)、還是從占地面積以及生產(chǎn)管理等方面，半自磨工藝都具有較明顯的優(yōu)勢，另外結(jié)合現(xiàn)有國內(nèi)外多個渣選廠的生產(chǎn)實踐，半自磨工藝是比較適合銅冶煉爐渣的，因此，本渣選廠的碎磨工藝設(shè)計最終確定采用半自磨工藝流程。

[1] 魏明安.銅轉(zhuǎn)爐渣選礦回收技術(shù)研究[J].礦冶，2004（1）:38－41.

[2] 雷存友，余潯.銅冶煉爐渣選礦技術(shù)現(xiàn)狀及研究方向[J].有色冶金設(shè)計與研究，2014，35（6）:5－8.

[3] 王紅梅，劉四清，劉文彪.國內(nèi)外銅爐渣選礦及提取技術(shù)綜述[J].銅業(yè)工程，2006（4）:19－22.

[4] 陳名潔.國內(nèi)銅爐渣選礦現(xiàn)狀及工藝流程設(shè)計探討[J].有色冶金節(jié)能，2013（2）:46－49.

[5] 張萌，姬建剛，孫春寶，等.冶煉銅渣碎磨工藝及其系統(tǒng)優(yōu)化的探討[J].有色冶金設(shè)計與研究，2015，36（1）:9－12.

[6] 王福元，張雯雯.某鐵礦選礦廠設(shè)計方案比較研究[J].有色冶金設(shè)計與研究，2012，33（1）:1－4.

[7] 譚燕葵.某銀礦碎磨工藝流程的設(shè)計研究[J].有色冶金設(shè)計與研究，2015，36（1）:1－3.

Comparison of Design Scheme of Copper Smelting Slag Crushing and Grinding Process

YANG Bin,WEI Xinxin
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

According to the characteristic of the copper smelting slag，the detailed comparison of crushing and grinding process design schemes is carried out for the slag concentrator,which includes the semi-autogenous grinding process and the conventional grinding process.It found from the comparison that the expense present values were approximate in the two schemes;however,based on the various advantages of semi-autogenous grinding process and combining with production practice of the existing slag processing plant,the semi-autogenous grinding process is finally adopted in this slag processing plant.

copper smelting slag;crushing and grinding process;semi-autogenous grinding process;conventional grinding process; scheme comparison

TD92

B

1004-4345(2015)05-0001-03

2015-02-10

江西省科技支撐計劃項目（項目編號：20132BBG70016）。

楊斌(1985—)，男，工程師，主要從事選礦廠設(shè)計和選礦試驗研究工作。